SE529169C2 - Metod för att tillverka en komponent med högt motstånd mot metalldamning samt användning av denna metod - Google Patents

Description

25 30 529 1e9«s 'z i lastbäraren, vilket i sin tur leder till undermåliga egenskaper hos lastbäraren.

Dessa problem behöver inte vara allvarliga om man som enligt WO2005/021255 ska behandla produkten ytterligare, men vid användning av denna metod för direkt framställning av färdiga produkter, så som detaljer med komplicerad I geometrisk form eller svetsfogar, kan denna problematik vara betydande.

En 'annan metod för framställning av denna typ av komponenter är termisk sprutning. Vid användning av denna metod sker en uppvärmning av partiklarna vilket leder till oxidation på 'partikelytorna Detta medför i sin tur porositet i skiktet och försämrad bindning till substratet. Skiktet som lagts på uppvisar en lägre täthet varpå motståndet mot metaildamning riskerar att bli undermåligt. Då skiktet svalnar blir temperaturskillnaden mellan lastbäraren och det termiskt påsprutade skiktet större ju högre värmningstemperaturen för partiklarna är. Detta medför en ökad risk för krympsprickor och porositet i skiktet. Den högre oxidhalten och den högre porositeten, idet med termisk sprutning, belagda skiktet påverkar dessutom produktens värmeledningsförrnåga vilket kan ha stor betydelse, till exempel i det fall komponenten är en strålningstub eller del av reaktorvägg.

Ytterligare ett dokument som beskriver metoder för framställning av denna typ av komponenter är US 6 737 137 där metoder som plätering, CVD och sputtring omnämns. Dessa metoder kan endast användas för att bygga upp relativt tunna skikt, så som typiskt upp till 100 um. Det föreligger även risk att motståndet mot metaildamning år undermåligt, framför allt vid höga temperaturer och då komponenten utsätts för erosion.

Det föreligger således ett behov av att hitta en alternativ metod for att tillverka detaljer som ska användas i applikationer där riskför metaildamning föreligger.

Föreliggande uppfinning löser ovanstående problem i enlighet med patentkrav 1. 10 15 20 25 30 529 169 ..... 3 Tillverkning av en komponent vilken består av en lastbärare och ett material med högt motstånd mot metalldamning sker genom att materialet med högt motstånd mot metalldamning appliceras på lastbäraren med hjälp av kallsprutning.

Företrädesvis appliceras materialet med högt motstånd mot metalldamning . enbart på de ytor som utsätts för en miljö där risken för denna korrosionstyp föreligger. För många applikationer innebär detta både på utsidan av komponenten och invändigt i de fall komponenten är ihålig.

Kallsprutning är en ytbeläggningsmetod där man låter en relativt kall T<500°C, inert, gasström med hög hastighet accelerera ett pulver, i detta fall av materialet med högt motstånd mot metalldamning, som slår ned på ytan som ska beläggas och då plastiseras mot nämnda yta. Partikelstorleken på pulvret kan lämpligen vara 25-50 pm. Hastigheten på gasströmmen är typiskt 500-1500 mls. företrädesvis 600-1100 mls. Detta leder till att pulvret får en mycket hög anslagshastighet vilket i sin tur leder till att metallisk bindning bildas genom kallfogning till ytan partikeln slår ned i.

Företrädesvis rengörs ytan på lastbäraren innan kallsprutningen. Exempel på lämpliga metoder för detta är betning och blästring. i Argon, helium, kvävgas och koldioxid är exempel på möjliga gaser som kan användas för att skapa en gasström för att accelerera pulvret som ska beläggas på lastbäraren.

Gasströmmen ska ha en temperatur som är under 500 °C. Företrâdesvis är temperaturen under 300 °C. En låg temperatur på gasströmmen minskar risken för att pulverytorna oxiderar. Dock kan temperaturen företrädesvis vara över 50 °C eftersom duktiliteten hos materialet som ska beläggas då ökar.

Ett lämpligt material för att erhålla högt motstånd mot metalldamning är en kopparlegering innehållande 2-20 % Al. Materialet kan även innehålla tillsatser av 10 ß 20 25 30 529 169 ir upp till 6 % Si, upp till 1 % av Fe, Ni och/eller Co, samt upp till 1 % REM. En föredragen sammansättning av materialet är (i vikt-%): 4-10 % Al >0-3 % Si 0-1 % REM Resten Cu samt normalt förekommande föroreningar.

De undre gränserna för legeringselementen i ovan specificerad legering är för att erhålla tillräckligt gott korrosionsmotstånd och därmed optimera egenskaperna i drift i miljöer där risk för metalldamning föreligger. Övre gränsen av Al och Si är för att fortfarande ha en duktilt material som lätt deformeras när det kallsprutas mot ytan av Iastbäraren och därmed ger en bra bindning mellan skikt och substrat.

Lämpliga lastbärare kan vara legeringar baserade på Fe, Ni eller Co, med goda mekaniska egenskaper speciellt vid höga temperaturer, till exempel austenitiska material. Exempel på lämpliga lastbärare finns angivna i till exempel WO2005/021255. - i Pulvret av materialet med högt motstånd mot metalldamning, företrädesvis ovanstående Cu-legering, framställs enligt konventionella metoder till en partikelstorlek på 10-100 pm, företrädesvis 25-50 pm. Företrädesvis används ett pulver som har liten storleksspridning vid kallsprutningen eftersom det då blir lättare att kontrollera den hastighet pulvret får i gasströmmen. Enlämplig tjocklek _' för varje skikt som läggs på är 200-300 pm. Genom att kallspruta i flera skikt kan tjockare beläggningar åstadkommas. Lämplig slutlig tjocklek för applikationer där risk för metalldamning föreligger varierar men är vanligtvis 0,25-1 mm. Den undre gränsen bestäms av bland annat den erosion som komponenten utsätts för i drift, risken för reaktion med lastbäraren och/eller förångning av legeringselement så som Cu. För de komponenter som till exempel även utsätts för mycket erosion och/eller nötning är det lämpligt med tjocklekar på ca 1 mm. 10 15 20A 25 30 529 169 S' Vid övriga konventionella sprutmetoder som sker vid högre temperatur uppstår en rad problem som man undviker med metoden enligt föreliggande uppfinning.

Genom att utnyttja kallsprutning oxiderar inte pulvrets ytor lika mycket som vid en vann metod. Därmed minimeras mängden oxid i skiktet på lastbäraren varpå en bättre vidhäftning mot lastbäraren åstadkommas samt ett tätare skikt. Wdare uppstår inte lika stora krympspänningar eftersom temperaturskillnaden mellan lastbäraren och pulvret som beläggs på lastbäraren inte är lika stor som vid konventionella metoder föfiframställning av denna typ av komponenter.

Ytterligare en fördel med metoden enligt föreliggande uppfinning är att diffusion av material mellan lastbäraren och materialet med högt motstånd mot metalldamning är förhållandevis låg. Detta innebära att risken för diffusion in l lastbäraren av grundämnen från materialet med högt motstånd mot metalldamning minskar varvid korroslonsskyddet bibehålls i det påsprutade skiktet. Vidare minskar risken för diffusion av grundämnen från lastbäraren in i det påsprutade skiktet varvid även risken för förlorat skydd mot metalldamning på grund av detta minimeras.

Dessutom leder kallfogningen till att det påsprutade materialet kalldefomteras utan att det bildas någon nämnvärd mängd oxider. Tack vare detta åstadkommas en högre densitet jämfört med då konventionella sprutbeläggningar används.

Genom att använda kallsprutning kan en porosltet under 10 % åstadkommas vilket kan jämföras med vanligtvis ca 30 % för termisk sprutning.

Metoden enligt föreliggande uppfinning kan användas vid tillverkning av alla typer av komponenter så som rör, plåt, band eller stång. Metoden är speciellt fördelaktig vid till exempel beläggning av svetsade komponenter eller komponenter med komplicerad geometri så som rörkopplingar, ventiler med mera då det kan vara svårt att använda vissa konventionella metoder så som plätering. Vidare är metoden mycket fördelaktig vid tillverkning av detaljer som 529 169 (ß inte ska vidarebearbetas genom till exempel' extrudering eller valsning. eftersom den inte kräver något efterföljande tillverkningssteg för att göra det pålagda skiktet tätare.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 529 169 Z PATENTKRAV . Metod för att tillverka en komponent med högt motstånd mot metalldamning varvid komponenten består av en lastbärande del av ett material och åtminstone en del av ett annat material med högt motstånd mot metalldamning, varvid materialet med högt motstånd mot metalldamning appliceras på den lastbärande delen med hjälp av kallsprutning, känneteckn at av att materialet med högt motstånd mot metalldamning är en kopparbaslegering innehållandes 2-20 % aluminium. . Metod enligt krav 1 känneteckn at av att materialet med högt motstånd mot metalldamning har följande sammansättning i vikt-%: 4-10 % Al >0-3 % Si 0-1 % REM Resten Cu samt norrnalt förekommande föroreningar. . Metod enligt krav 'i eller 2, kän n etecknat av att kallsprutningen sker med en temperatur hos gasströmmen som är <500 °C, företrädesvis <300 °C. . Användning av metoden enligt något av föregående krav vid tillverkning av komponenter vilka ska användas i applikationer där risk för metalldamning föreligger. . Användning enligt krav 4 varvid komponenten är i form av rör, plåt, band, eller stång. . Användning enligt krav 4 varvid lastbäraren har åtminstone en svetsfog. . Användning enligt krav4 varvid komponenten har en komplicerad geometri.